巖溶地質橋梁鉆孔樁施工

——橋梁施工技術1h1h前言

由于在巖溶地區(qū)進行橋梁鉆孔樁施工過程中，極易發(fā)生坍孔、卡鉆、埋鉆現(xiàn)象，威脅施工安全、影響工程質量、制約工程進度。通過對巖溶地區(qū)溶洞分析，結合工程實際，提出了針對各種溶洞不同的處理方法和施工方法，可供巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工參考。2h前言2h

目錄

一、溶洞分類二、方案選定三、溶洞處理方法四、鉆孔施工五、質量控制

3h3h一、溶洞的分類

根據(jù)地質結構和溶洞的情況發(fā)育情況，溶洞可分為以下幾種類型：1.按溶洞的大小分（1）大溶洞：溶洞高度＞3m；（2）小溶洞：溶洞高度＜3m。2.按溶洞填充狀態(tài)分（1）全填充溶洞：洞內完全充填亞粘土、亞砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、軟塑、流塑狀；（2）半填充溶洞：洞內一半左右有填充物，頂部為空腔；（3）無填充溶洞：洞內無填充物即空洞。3.按是否漏水分（1）全漏水溶洞：嚴重漏水并與其它溶洞或地下河連通；（2）半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有滲漏水現(xiàn)象；（3）不漏水溶洞：溶洞完整，無滲漏水現(xiàn)象。4.按溶洞垂向個數(shù)分（1）單個溶洞：樁基范圍內僅有一層溶洞；（2）多層溶洞：樁基范圍內僅有多層溶洞。4h一、溶洞的分類4h二、方案選定根據(jù)溶洞大小及填充情況等，選定經濟可行的處理方案，一般選定原則見下表：

溶洞高度填筑情況處理方案3m以下填粘土或片石3m～6m全填充填粘土塊或片石半填充或無填充灌低標號混凝土、壓漿3m～10m半填充或全填充壓雙液漿無填充灌砂、壓漿10m以上全填充填粘土塊和片石半填充或無填充鋼護筒跟進5h二、方案選定溶洞高度填筑情況處理方案3m以下填粘土或片石3三、溶洞處理方法注雙液漿法注雙液漿一般適用于10m以下半填充或全填充溶洞的處理。（1）目的溶洞內注雙液漿預處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間，并達到一定的強度（20MPa以上），防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，保障成孔及水下混凝土澆注等一系列施工工序的順利完成。（2）加固原理注雙液漿加固的特點是注漿材料可在十幾秒或在幾十秒內瞬間凝固，可控制漿液灌注在一定范圍內且不流失，材料的利用率高，比較經濟。漿材的結石率為100％，即1m3體積漿材可得1m3結石體。對溶洞中的砂、礫等土體，漿液是通過滲透作用板結砂和礫的；對于溶洞中的稀土、亞粘土等土體，漿液是通過劈裂、擠密作用加固土體的；對于無填充物和半填充溶洞的空間，漿液是通過充填作用填滿溶洞的。

6h三、溶洞處理方法6h三、溶洞處理方法

注雙液漿法（3）工藝壓漿材料采用普硅32.5R水泥與化學劑（水玻璃）。1.布孔根據(jù)橋墩臺樁基布置和溶洞分布，每個墩臺布置6～8個壓漿孔。施工可以利用樁基地質勘探鉆孔逐樁進行注漿，以便節(jié)省鉆孔時間和費用。2.鉆孔注漿孔徑為80mm～110mm，鉆孔采用地質鉆機，孔深要求達到最深溶洞的底部。注漿管插入溶洞中下部。3.壓漿采用雙液壓漿系統(tǒng)進行全孔壓漿，要求少量多次、反復壓漿。雙液漿配制時，控制漿液比例，反復試驗，掌握漿液的凝固時間，凝固時間太快，不利于注漿施工，凝固時間太慢，漿液流動性大，用量大，不經濟。

7h三、溶洞處理方法7h三、溶洞處理方法

灌砂、壓漿法灌砂壓漿是溶洞預處理方案之一，一般適用于6～10m無填充溶洞的處理。主要通過灌砂填塞溶洞空間，采用壓漿將洞內砂礫板結、凝固成堅實的混和體，防止在鉆孔過程中出現(xiàn)漏漿、塌孔等現(xiàn)象。灌砂壓漿孔和注雙液漿鉆孔施工方法相同。灌砂采用干燥、干凈的中粗砂，并進行清篩，防止摻有雜物造成堵管。一個橋墩內各注漿管內灌砂、注漿輪流進行，也可同時進行。灌砂時分幾次進行，第一次灌砂高度約4～5m，然后將注漿管插入灌入的砂中一定深度，向砂中壓入一定量的水泥漿。壓漿后采用清水沖洗注漿管，防止水泥漿粘附在管壁上，影響下一次灌砂、注漿。注入水泥漿初凝后，進行下一次灌砂、壓漿，反復進行，直至灌滿，使溶洞內充滿砂漿。8h三、溶洞處理方法8h三、溶洞處理方法填充粘土和片石法

采用粘土和片石填充適用于高度6m以下全填充、半填充和無填充的溶洞處理，優(yōu)點是方便、快捷，節(jié)省費用。當鉆孔至溶洞層時，一般護筒內泥漿會全部流失或部分，嚴重時會造成塌孔，這時可采用片石加粘土（按1：1體積比）回填，溶洞較大時可加入部分水泥，回填一層、采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和粘土保持密實，直至回填至溶洞頂部1～2m。溶洞回填完成后，向鉆孔內注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內，形成泥石護壁。若溶洞內泥石護壁出現(xiàn)漏漿時，應再次回填、沖擊，一次不行兩次，兩次不行三次，反復回填、反復沖擊，直至形成泥石護壁不再漏漿為止。高度10m以上溶洞采用回填片石、粘土處理溶洞時，鋼護筒必須穿透砂礫及卵石等透水層、座落在不透水層上，尤其是多層溶洞，以防止溶洞漏水、鉆孔內水頭急劇下降而造成坍孔。

9h三、溶洞處理方法9h三、溶洞處理方法灌低標號混凝土法

對于較大的溶洞，尤其是半填充或無填充溶洞，有時采用填粘土和片石的方法難以成孔，或者成孔后在灌注水下混凝土時孔壁被壓垮，這時可采用灌低標號混凝土的方法處理。施工準備和開孔方法同填粘土塊和片石方法，當擊穿溶洞頂殼發(fā)生漏漿時，為節(jié)約混凝土灌注量，可先填粘土塊和片石，反復沖擠，待溶洞填注基本飽滿時，再灌低標號混凝土?；炷凉嘀寥芏错?m以上，待混凝土達到一定強度后再繼續(xù)鉆孔。

10h三、溶洞處理方法10h三、溶洞處理方法

鋼護筒跟進法

在溶洞較大，洞內無填充或有流塑充填物，漏水嚴重或與暗河連通時，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然無法成孔時，可采取鋼護筒跟進法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護筒，并將其振動下沉至已鉆成的孔內或溶洞內，用以阻斷溶洞內流塑充填物或水的流動，便于鉆孔施工。在垂向溶洞較多、樁基較長時，鋼護筒跟進困難，不能一層跟進到底時，可分次鉆孔、分級跟進護筒（1）鋼護筒內徑的確定現(xiàn)場根據(jù)樁孔穿過大溶洞的數(shù)量，確定鋼護筒級數(shù)，每增加一級，鋼護筒內徑增加0.25m，最小一級鋼護筒直徑大于樁徑0.2m。為保證鋼護筒的剛度，防止受壓變形，鋼護筒采用8～10mm鋼板卷制。11h三、溶洞處理方法11h三、溶洞處理方法

鋼護筒跟進法

下沉鋼護筒時，由大到小，分級逐次下沉進行。先鉆大孔，下沉大護筒，再鉆小孔、下沉小護筒。如果穿過1層溶洞，就采用1級鋼護筒，每增加1層溶洞，就增加1級鋼護筒。護筒跟進法施工順序見下圖。鋼護筒跟進法施工示意圖

12h三、溶洞處理方法鋼護筒跟進法施工示意圖12h三、溶洞處理方法

鋼護筒跟進法

（2）鋼護筒長度的確定鋼護筒長度的確定，護筒長度L＝h＋3（m）（h為地質超前鉆確定的溶洞高度），如果鋼護筒太長可分節(jié)下沉，在孔口焊接連接。

13h三、溶洞處理方法13h四、鉆孔施工

鉆孔施工工藝流程

巖溶地區(qū)沖擊鉆孔施工工藝流程如下圖。

多層溶洞研究設計和地質資料制定詳細的施工方案和安全質量保證措施測量放樣埋設護筒制備泥漿、建循環(huán)系統(tǒng)鉆機就位鉆機施工第一次清孔終孔檢查繼續(xù)鉆進巖溶處理鋼筋籠安放導管試拼并做水密試驗安裝導管制作鋼筋籠并移至孔位二次清孔灌注樁基混凝土測量砼面高度和埋管深度拔除護筒樁基檢測試件制作14h四、鉆孔施工多四、鉆孔施工

鉆孔施工準備

（1）根據(jù)地質資料預測施工中可能出現(xiàn)的問題，制定鉆孔施工方案，并向鉆機操作人員進行技術交底。（2）備足粘土塊、片石和水泥等材料。（3）鉆孔施工前，測設墩臺中心線，按設計圖紙正確測定樁孔中心線，并設置護樁。15h四、鉆孔施工15h四、鉆孔施工

埋設護筒

鋼護筒根據(jù)樁徑大小、地層條件分別采用6～10mm厚鋼板卷制焊接成圓形，直徑較樁徑大約40cm。護筒長依據(jù)設計、地質、水文情況選定，由單節(jié)或多節(jié)短護筒焊接而成。護筒一般長為1.5～2.5m。單節(jié)鋼護筒采用人工挖孔埋設，使筒頂高出地面500mm，護筒底部四周填塞粘土夯實，防止漏漿；護筒埋設好后，護筒中心與設計中心偏差不得超過50mm，傾斜度不得大于1%。多節(jié)鋼護筒第一段人工埋入，鉆孔達到一定深度后，焊接第二節(jié)，在護筒頂放置護帽，利用鉆頭將鋼護筒沖擊入土，然后沖孔，再焊接第三節(jié)護筒，如此循環(huán)，直至達到需要深度。

16h四、鉆孔施工16h四、鉆孔施工鉆孔

鉆機就位時用方木墊平，將鉆頭中心線對準樁孔中心。沖擊鉆孔一般采用鉆頭沖擊造漿。沖擊造漿時，在護筒內投入優(yōu)質粘土塊和不大于150mm片石并注水，用鉆頭把粘土沖擊成粘稠狀泥漿，存放在泥漿池內備用。取樣測試泥漿各項指標，泥漿的性能指標應滿足下表。序號測定項目指標范圍備注1比重1.1～1.4

2黏度一般地層16～22s，松散易塌地層19～28s清孔后符合指南要求3含沙率新制泥漿不大于4%

4膠體率不小于95%

5ph值＞6.5

17h四、鉆孔施工序號測定項目指標范圍備注1比重1.1～1.4四、鉆孔施工鉆孔

開孔時用小沖程鉆孔，低錘輕打，同時加入小于15cm的片石，反復沖擊2～4次，擠密護筒底部周圍土層，確保鉆孔開孔圓順，防止坍孔。鉆進至護筒底2～3m后加大沖程，主繩放長量為3～5cm。同時加強鉆孔地質檢查、復核，并密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內水位變化，防止不正常情況發(fā)生。根據(jù)地質柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、勤檢查，鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩放長量控制為1～2cm，防止擊穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時一旦漏漿，及時投放粘土塊、片石并補水，保持孔內水位高度。漏水嚴重時，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補水，再重新沖擊鉆進，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終到不漏漿為止。通過溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設計深度。18h四、鉆孔施工18h四、鉆孔施工換漿、清碴

隨著孔內鉆碴增多，泥漿變得粘稠，粘滯性逐漸增大，鉆孔速度逐漸下降，必須進行換漿清抽碴。清碴可采用抽碴法、換漿法進行，一般情況下每鉆進0.6～0.8m清碴一次，向孔內壓入新鮮泥漿，同時將孔內粘稠泥漿置換出來。樁孔鉆至設計標高后，及時請監(jiān)理工程師和設計單位對孔深、孔徑、孔的傾斜及孔位偏差進行實測檢查、簽證，合格后進行清孔。19h四、鉆孔施工19h四、鉆孔施工第一次清孔當孔底標高及孔徑達到設計要求、檢測合格后，即可進行清孔。清孔可采用管徑150mm的吸泥機進行，同時應及時向孔內注入清水或新鮮泥漿，保持孔內水位，避免塌孔。當孔內排出的泥漿各項指標復核規(guī)范要求后，即可停止清孔，質檢通過后，吊裝鋼筋籠。20h四、鉆孔施工20h四、鉆孔施工吊放鋼筋籠鋼筋籠在鋼筋加工廠制作，鋼筋籠較長時可分段加工、制作，分段運輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝、接長。在地下水或地表水具有腐蝕性的地方，鋼筋要按設計要求進行防腐處理。鋼筋籠制作完成后，運到現(xiàn)場，利用鉆架或汽車吊及時吊放鋼筋籠，并按規(guī)范要求進行焊接接長。21h四、鉆孔施工21h四、鉆孔施工安裝導管導管用Φ300mm無縫鋼管制作，每節(jié)長2.0～5.0m，配1～2節(jié)長0.5～1.5m短管，絲扣連接。使用前對導管進行水密、承壓和接頭抗拉試驗，保證導管不漏水。導管安裝后，其底部距孔底留250～400mm的空間。砼澆筑支架用型鋼制作，用于支撐懸吊導管，吊掛鋼筋籠，上部放置砼漏斗。22h四、鉆孔施工22h四、鉆孔施工第二次清孔由于安放鋼筋籠及導管時，孔底又會產生沉碴，所以鋼筋籠及導管就位后，利用導管進行第二次清孔。二次清孔時，在導管頂部安裝一個彎頭和皮籠，用泵將泥漿壓入導管內，再從孔底沿著導管置換沉碴。當孔內泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2％，黏度為17～20s，樁底沉碴厚度滿足規(guī)范要求（柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm）時，清孔合格，即可澆筑水下混凝土。23h四、鉆孔施工23h四、鉆孔施工灌注混凝土

混凝土施工前編制鉆孔灌注樁混凝土施工細則，嚴格按規(guī)范操作，確保混凝土質量滿足強度和耐久性要求?；炷猎诎韬险静捎米詣佑嬃康膹娭剖桨韬蠙C拌合，原材料檢驗合格?；炷敛捎脭嚢柽\輸車運輸，防止運輸途中出現(xiàn)離析、造成塌落度損失。樁基水下混凝土采用導管法灌注施工。導管利用鉆架或汽車吊提升。安裝導管時使其置放孔中，軸線順直，平穩(wěn)沉放，防止掛鋼筋籠和碰撞孔壁。導管上口設漏斗和儲料斗，下口距孔底約0.4m。灌注混凝土前，采用射水或射風沖射鉆孔孔底3～5分鐘，使孔底沉碴充分翻動、上浮，減少孔底沉碴。在漏斗底口設置橡皮球隔水設施，采用砍球法灌注首批混凝土，首批混凝土的數(shù)量應能滿足導管初次埋置深度（不小于1m）。灌注開始后，應連續(xù)地進行，嚴禁中途停灌。當混凝土面升到鋼筋籠下端時，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，應盡量減緩混凝土灌注速度，減小混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力。導管提升時，要保持位置居中，根據(jù)導管埋置深度確定提升高度，提升后導管埋升不得小于1m。樁頂灌注標高應比設計標高超灌0.5m以上。施工用的鋼護筒，在灌注結束后，混凝土初凝前拔出。24h四、鉆孔施工24h四、鉆孔施工施工注意事項（1）在灌注過程中，當導管內混凝土不滿含有空氣時，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，不可整個地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊，使混凝土灌不下去。（2）鉆機操作人員必須穿絕緣膠鞋，帶安全帽。（3）鉆進過程中應隨時注意孔內有無異常情況，鉆架是否傾斜，各連接部位螺栓是否松動。（4）導管提升不能過猛，防止導管拉斷，同時也防止導管提離混凝土面，造成斷樁事故。25h四、鉆孔施工25h五、質量控制鉆孔質量控制

（1）鉆機定位時，鉆頭中心與孔位中心偏差不得大于5cm，確保鉆孔定位準確。（2）鉆孔施工中，經常校核空位，防止出現(xiàn)偏孔，確保鉆孔中心與設計樁位偏差不大于5cm。（3）鉆孔過程中，經常采用檢孔器檢查孔徑、孔形，防止出現(xiàn)縮孔和梅花孔，確保樁徑符合設計要求、鉆孔傾斜度不大于1％。（4）清碴采用二次清孔法，灌注混凝土前采用射水或射風沖射孔底清除孔底沉碴，確?？椎壮敛旰穸确弦?guī)范要求（柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm）。26h五、質量控制26h五、質量控制鋼筋加工、安裝質量控制

（1）鋼筋的品種、規(guī)格必須設計要求。原材料加工前進行抽驗，各項指標必須符合規(guī)范要求。（2）鋼筋的形狀和尺寸嚴格按設計要求加工，誤差嚴格控制允許范圍內。（3）鋼筋骨架直徑、主鋼筋間距、加強筋間距和螺旋筋間距符合設計要求，誤差控制在規(guī)范允許范圍內。（4）鋼筋連接符合規(guī)范規(guī)定，采用雙面焊縫搭接接時焊縫長度不小于5d（d為鋼筋直徑），采用單面焊縫搭接接時焊縫長度不小于10d（d為鋼筋直徑），焊縫要飽滿，高度不小于0.3d（d為鋼筋直徑）、且不小于4mm，寬度不小于0.7d（d為鋼筋直徑）、且不小于8mm。并不得出現(xiàn)夾碴、燒筋等現(xiàn)象，焊接強度試驗滿足規(guī)范要求。（5）鋼筋焊接前進行預彎折，確保鋼筋焊接后軸線基本重合，軸線偏移不大于2mm。27h五、質量控制27h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程主筋標示內箍支撐環(huán)位置28h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程主筋標示內箍支撐環(huán)位置28h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內箍支撐環(huán)于兩主筋上29h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內箍支撐環(huán)于兩主筋上29h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接外圍主筋於內箍支撐環(huán)上30h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接外圍主筋於內箍支撐環(huán)上30h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接斜撐防止鋼筋籠滾動31h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接斜撐防止鋼筋籠滾動31h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內圍十字支撐32h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內圍十字支撐32h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程外箍筋安裝及焊接33h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程外箍筋安裝及焊接33h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程鋼筋籠制作完成34h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程鋼筋籠制作完成34h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程標示牌號鋼筋籠存儲區(qū)35h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程標示牌號鋼筋籠存儲區(qū)35h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程吊放在平板拖車上運至工地36h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程吊放在平板拖車上運至工地36h經由裁切機裁剪過后的主筋經由小型門吊將主筋吊送到鋼筋籠自動成型機旁邊的主筋待用架上，再由工人(約六人)將主筋放在鋼筋籠自動成型機的主筋弧形導板上，並適度的旋轉主筋弧形導板較先進鋼筋籠加工方法37h經由裁切機裁剪過后的主筋經由小型門吊將主筋吊送到鋼筋籠自動成裝內箍筋，主筋受圍束壓力而不內縮！導線器前轉盤較先進鋼筋籠加工方法38h裝內箍筋，主筋受圍束壓力而不內縮！導線器前轉盤較先進鋼筋籠加固定位置的立式旋轉盤座(后轉盤)導線器較先進鋼筋籠加工方法39h固定位置的導線器較先進鋼筋籠加工方法39h完成后的成品

活動側立式旋轉盤座(前轉盤)支托架固定位置的旋轉盤座在此棚下較先進鋼筋籠加工方法40h完成后的成品活動側立式旋轉盤座(前轉盤)支托架固定位置的旋鋼筋頂端段的主筋加套軟塑料袋較先進鋼筋籠加工方法41h鋼筋頂端段的主筋加套軟塑料袋較先進鋼筋籠加工方法41h以液壓頂升，以吊車提較先進鋼筋籠加工方法42h以液壓頂升，以吊車提較先進鋼筋籠加工方法42h五、質量控制

（6）且不小于50cm，同一截面內接頭數(shù)量不得大于布筋數(shù)量的50％。（7）鋼筋籠現(xiàn)場連接時，要上下對正，保持垂直，鋼筋籠焊接后傾斜彎曲度不大于1％。（8）鋼筋加工時，按設計要求設置防護層墊塊，確保鋼筋保護層厚度。（9）鋼筋籠制作時，按設計要求安裝聲測管。聲測管接頭處采用套管套接，并焊接牢固，兩頭進行封堵，防止進入泥漿。（10）現(xiàn)場連接焊接施工由有經驗的焊工操作，焊接前按規(guī)定進行焊接試驗，確保焊接接頭質量。（11）鋼筋籠時準確對位，到位后采用鋼筋或角鋼固定在灌注架上，防止出現(xiàn)鋼筋偏斜、上浮等。（12）鋼筋籠在運輸、吊裝過程中，采取必要的措施，防止鋼筋籠彎曲，避免產生變形。

43h五、質量控制43h五、質量控制

混凝土拌合質量控制

（1）配制混凝土的水泥、礦物摻合料、細骨料、粗骨料和外加劑等原材料必須經過檢驗和試驗，滿足規(guī)范規(guī)定。（2）配制混凝土的粗細骨料強度、含土量符合規(guī)定要求，堿骨料反應滿足規(guī)范規(guī)定，混凝土最大堿含量不大于3.0kg/m3。（3）混凝土拌合嚴格按監(jiān)理工程師審批的配合比施工，并根據(jù)現(xiàn)場粗細骨料的含水率調整配合比，確?；炷恋乃冶?。（4）混凝土采用有自動計量裝置的強制式拌合機集中拌合，并且在每次拌合前校驗磅秤，原材料稱量誤差控制在規(guī)范允許范圍之內，其中膠凝材料（水泥、粉煤灰）為±1％，外加劑為±1％，粗細骨料為±2％，拌合用水為±1％。（5）混凝土延續(xù)拌合的最短時間經試驗確定，一般不少于2min，塌落度和含氣量符合規(guī)范規(guī)定。（6）混凝土采用攪拌車運輸，運輸過程中按規(guī)定速度進行攪拌，防止發(fā)生離析、泌水和塌落度損失。44h五、質量控制44h五、質量控制

混凝土灌注質量控制

（1）樁基混凝土采用導管法灌注。導管采用內壁光滑的鋼管，死扣接頭，防止勾掛鋼筋籠。（2）導管安裝前進行試拼和試壓、試拉，確保接頭連接牢固、死扣嚴密，防止漏漿。（3）導管安放在鉆孔中央，在灌注前進行升降試驗，試驗合格后固定在灌注架上。導管下口距孔底約40cm。（4）灌注首批混凝土要進行計算，確保首批混凝土入孔后導管埋入混凝土的深度不小于1m，且保持孔內外水位差要求。（5）混凝土連續(xù)進行澆筑，澆筑過程中經常測量孔內混凝土頂面位置，保持導管埋深在1～3m范圍。（6）拆除導管時，嚴格控制導管提升高度，保持導管埋深不小于1m，避免導管提升過高，造成斷樁事故。（7）當混凝土澆筑面接近設計標高時，采用取樣盒等容器直接取樣，以確定混凝土頂面的位置，保證混凝土頂面澆筑到樁頂設計高程以上1.0m左右。45h五、質量控制45h巖溶地質橋梁鉆孔樁施工

——橋梁施工技術46h1h前言

由于在巖溶地區(qū)進行橋梁鉆孔樁施工過程中，極易發(fā)生坍孔、卡鉆、埋鉆現(xiàn)象，威脅施工安全、影響工程質量、制約工程進度。通過對巖溶地區(qū)溶洞分析，結合工程實際，提出了針對各種溶洞不同的處理方法和施工方法，可供巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工參考。47h前言2h

目錄

一、溶洞分類二、方案選定三、溶洞處理方法四、鉆孔施工五、質量控制

48h3h一、溶洞的分類

根據(jù)地質結構和溶洞的情況發(fā)育情況，溶洞可分為以下幾種類型：1.按溶洞的大小分（1）大溶洞：溶洞高度＞3m；（2）小溶洞：溶洞高度＜3m。2.按溶洞填充狀態(tài)分（1）全填充溶洞：洞內完全充填亞粘土、亞砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、軟塑、流塑狀；（2）半填充溶洞：洞內一半左右有填充物，頂部為空腔；（3）無填充溶洞：洞內無填充物即空洞。3.按是否漏水分（1）全漏水溶洞：嚴重漏水并與其它溶洞或地下河連通；（2）半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有滲漏水現(xiàn)象；（3）不漏水溶洞：溶洞完整，無滲漏水現(xiàn)象。4.按溶洞垂向個數(shù)分（1）單個溶洞：樁基范圍內僅有一層溶洞；（2）多層溶洞：樁基范圍內僅有多層溶洞。49h一、溶洞的分類4h二、方案選定根據(jù)溶洞大小及填充情況等，選定經濟可行的處理方案，一般選定原則見下表：

溶洞高度填筑情況處理方案3m以下填粘土或片石3m～6m全填充填粘土塊或片石半填充或無填充灌低標號混凝土、壓漿3m～10m半填充或全填充壓雙液漿無填充灌砂、壓漿10m以上全填充填粘土塊和片石半填充或無填充鋼護筒跟進50h二、方案選定溶洞高度填筑情況處理方案3m以下填粘土或片石3三、溶洞處理方法注雙液漿法注雙液漿一般適用于10m以下半填充或全填充溶洞的處理。（1）目的溶洞內注雙液漿預處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間，并達到一定的強度（20MPa以上），防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，保障成孔及水下混凝土澆注等一系列施工工序的順利完成。（2）加固原理注雙液漿加固的特點是注漿材料可在十幾秒或在幾十秒內瞬間凝固，可控制漿液灌注在一定范圍內且不流失，材料的利用率高，比較經濟。漿材的結石率為100％，即1m3體積漿材可得1m3結石體。對溶洞中的砂、礫等土體，漿液是通過滲透作用板結砂和礫的；對于溶洞中的稀土、亞粘土等土體，漿液是通過劈裂、擠密作用加固土體的；對于無填充物和半填充溶洞的空間，漿液是通過充填作用填滿溶洞的。

51h三、溶洞處理方法6h三、溶洞處理方法

注雙液漿法（3）工藝壓漿材料采用普硅32.5R水泥與化學劑（水玻璃）。1.布孔根據(jù)橋墩臺樁基布置和溶洞分布，每個墩臺布置6～8個壓漿孔。施工可以利用樁基地質勘探鉆孔逐樁進行注漿，以便節(jié)省鉆孔時間和費用。2.鉆孔注漿孔徑為80mm～110mm，鉆孔采用地質鉆機，孔深要求達到最深溶洞的底部。注漿管插入溶洞中下部。3.壓漿采用雙液壓漿系統(tǒng)進行全孔壓漿，要求少量多次、反復壓漿。雙液漿配制時，控制漿液比例，反復試驗，掌握漿液的凝固時間，凝固時間太快，不利于注漿施工，凝固時間太慢，漿液流動性大，用量大，不經濟。

52h三、溶洞處理方法7h三、溶洞處理方法

灌砂、壓漿法灌砂壓漿是溶洞預處理方案之一，一般適用于6～10m無填充溶洞的處理。主要通過灌砂填塞溶洞空間，采用壓漿將洞內砂礫板結、凝固成堅實的混和體，防止在鉆孔過程中出現(xiàn)漏漿、塌孔等現(xiàn)象。灌砂壓漿孔和注雙液漿鉆孔施工方法相同。灌砂采用干燥、干凈的中粗砂，并進行清篩，防止摻有雜物造成堵管。一個橋墩內各注漿管內灌砂、注漿輪流進行，也可同時進行。灌砂時分幾次進行，第一次灌砂高度約4～5m，然后將注漿管插入灌入的砂中一定深度，向砂中壓入一定量的水泥漿。壓漿后采用清水沖洗注漿管，防止水泥漿粘附在管壁上，影響下一次灌砂、注漿。注入水泥漿初凝后，進行下一次灌砂、壓漿，反復進行，直至灌滿，使溶洞內充滿砂漿。53h三、溶洞處理方法8h三、溶洞處理方法填充粘土和片石法

采用粘土和片石填充適用于高度6m以下全填充、半填充和無填充的溶洞處理，優(yōu)點是方便、快捷，節(jié)省費用。當鉆孔至溶洞層時，一般護筒內泥漿會全部流失或部分，嚴重時會造成塌孔，這時可采用片石加粘土（按1：1體積比）回填，溶洞較大時可加入部分水泥，回填一層、采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和粘土保持密實，直至回填至溶洞頂部1～2m。溶洞回填完成后，向鉆孔內注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內，形成泥石護壁。若溶洞內泥石護壁出現(xiàn)漏漿時，應再次回填、沖擊，一次不行兩次，兩次不行三次，反復回填、反復沖擊，直至形成泥石護壁不再漏漿為止。高度10m以上溶洞采用回填片石、粘土處理溶洞時，鋼護筒必須穿透砂礫及卵石等透水層、座落在不透水層上，尤其是多層溶洞，以防止溶洞漏水、鉆孔內水頭急劇下降而造成坍孔。

54h三、溶洞處理方法9h三、溶洞處理方法灌低標號混凝土法

對于較大的溶洞，尤其是半填充或無填充溶洞，有時采用填粘土和片石的方法難以成孔，或者成孔后在灌注水下混凝土時孔壁被壓垮，這時可采用灌低標號混凝土的方法處理。施工準備和開孔方法同填粘土塊和片石方法，當擊穿溶洞頂殼發(fā)生漏漿時，為節(jié)約混凝土灌注量，可先填粘土塊和片石，反復沖擠，待溶洞填注基本飽滿時，再灌低標號混凝土?；炷凉嘀寥芏错?m以上，待混凝土達到一定強度后再繼續(xù)鉆孔。

55h三、溶洞處理方法10h三、溶洞處理方法

鋼護筒跟進法

在溶洞較大，洞內無填充或有流塑充填物，漏水嚴重或與暗河連通時，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然無法成孔時，可采取鋼護筒跟進法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護筒，并將其振動下沉至已鉆成的孔內或溶洞內，用以阻斷溶洞內流塑充填物或水的流動，便于鉆孔施工。在垂向溶洞較多、樁基較長時，鋼護筒跟進困難，不能一層跟進到底時，可分次鉆孔、分級跟進護筒（1）鋼護筒內徑的確定現(xiàn)場根據(jù)樁孔穿過大溶洞的數(shù)量，確定鋼護筒級數(shù)，每增加一級，鋼護筒內徑增加0.25m，最小一級鋼護筒直徑大于樁徑0.2m。為保證鋼護筒的剛度，防止受壓變形，鋼護筒采用8～10mm鋼板卷制。56h三、溶洞處理方法11h三、溶洞處理方法

鋼護筒跟進法

下沉鋼護筒時，由大到小，分級逐次下沉進行。先鉆大孔，下沉大護筒，再鉆小孔、下沉小護筒。如果穿過1層溶洞，就采用1級鋼護筒，每增加1層溶洞，就增加1級鋼護筒。護筒跟進法施工順序見下圖。鋼護筒跟進法施工示意圖

57h三、溶洞處理方法鋼護筒跟進法施工示意圖12h三、溶洞處理方法

鋼護筒跟進法

（2）鋼護筒長度的確定鋼護筒長度的確定，護筒長度L＝h＋3（m）（h為地質超前鉆確定的溶洞高度），如果鋼護筒太長可分節(jié)下沉，在孔口焊接連接。

58h三、溶洞處理方法13h四、鉆孔施工

鉆孔施工工藝流程

巖溶地區(qū)沖擊鉆孔施工工藝流程如下圖。

多層溶洞研究設計和地質資料制定詳細的施工方案和安全質量保證措施測量放樣埋設護筒制備泥漿、建循環(huán)系統(tǒng)鉆機就位鉆機施工第一次清孔終孔檢查繼續(xù)鉆進巖溶處理鋼筋籠安放導管試拼并做水密試驗安裝導管制作鋼筋籠并移至孔位二次清孔灌注樁基混凝土測量砼面高度和埋管深度拔除護筒樁基檢測試件制作59h四、鉆孔施工多四、鉆孔施工

鉆孔施工準備

（1）根據(jù)地質資料預測施工中可能出現(xiàn)的問題，制定鉆孔施工方案，并向鉆機操作人員進行技術交底。（2）備足粘土塊、片石和水泥等材料。（3）鉆孔施工前，測設墩臺中心線，按設計圖紙正確測定樁孔中心線，并設置護樁。60h四、鉆孔施工15h四、鉆孔施工

埋設護筒

鋼護筒根據(jù)樁徑大小、地層條件分別采用6～10mm厚鋼板卷制焊接成圓形，直徑較樁徑大約40cm。護筒長依據(jù)設計、地質、水文情況選定，由單節(jié)或多節(jié)短護筒焊接而成。護筒一般長為1.5～2.5m。單節(jié)鋼護筒采用人工挖孔埋設，使筒頂高出地面500mm，護筒底部四周填塞粘土夯實，防止漏漿；護筒埋設好后，護筒中心與設計中心偏差不得超過50mm，傾斜度不得大于1%。多節(jié)鋼護筒第一段人工埋入，鉆孔達到一定深度后，焊接第二節(jié)，在護筒頂放置護帽，利用鉆頭將鋼護筒沖擊入土，然后沖孔，再焊接第三節(jié)護筒，如此循環(huán)，直至達到需要深度。

61h四、鉆孔施工16h四、鉆孔施工鉆孔

鉆機就位時用方木墊平，將鉆頭中心線對準樁孔中心。沖擊鉆孔一般采用鉆頭沖擊造漿。沖擊造漿時，在護筒內投入優(yōu)質粘土塊和不大于150mm片石并注水，用鉆頭把粘土沖擊成粘稠狀泥漿，存放在泥漿池內備用。取樣測試泥漿各項指標，泥漿的性能指標應滿足下表。序號測定項目指標范圍備注1比重1.1～1.4

2黏度一般地層16～22s，松散易塌地層19～28s清孔后符合指南要求3含沙率新制泥漿不大于4%

4膠體率不小于95%

5ph值＞6.5

62h四、鉆孔施工序號測定項目指標范圍備注1比重1.1～1.4四、鉆孔施工鉆孔

開孔時用小沖程鉆孔，低錘輕打，同時加入小于15cm的片石，反復沖擊2～4次，擠密護筒底部周圍土層，確保鉆孔開孔圓順，防止坍孔。鉆進至護筒底2～3m后加大沖程，主繩放長量為3～5cm。同時加強鉆孔地質檢查、復核，并密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內水位變化，防止不正常情況發(fā)生。根據(jù)地質柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、勤檢查，鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩放長量控制為1～2cm，防止擊穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時一旦漏漿，及時投放粘土塊、片石并補水，保持孔內水位高度。漏水嚴重時，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補水，再重新沖擊鉆進，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終到不漏漿為止。通過溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設計深度。63h四、鉆孔施工18h四、鉆孔施工換漿、清碴

隨著孔內鉆碴增多，泥漿變得粘稠，粘滯性逐漸增大，鉆孔速度逐漸下降，必須進行換漿清抽碴。清碴可采用抽碴法、換漿法進行，一般情況下每鉆進0.6～0.8m清碴一次，向孔內壓入新鮮泥漿，同時將孔內粘稠泥漿置換出來。樁孔鉆至設計標高后，及時請監(jiān)理工程師和設計單位對孔深、孔徑、孔的傾斜及孔位偏差進行實測檢查、簽證，合格后進行清孔。64h四、鉆孔施工19h四、鉆孔施工第一次清孔當孔底標高及孔徑達到設計要求、檢測合格后，即可進行清孔。清孔可采用管徑150mm的吸泥機進行，同時應及時向孔內注入清水或新鮮泥漿，保持孔內水位，避免塌孔。當孔內排出的泥漿各項指標復核規(guī)范要求后，即可停止清孔，質檢通過后，吊裝鋼筋籠。65h四、鉆孔施工20h四、鉆孔施工吊放鋼筋籠鋼筋籠在鋼筋加工廠制作，鋼筋籠較長時可分段加工、制作，分段運輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝、接長。在地下水或地表水具有腐蝕性的地方，鋼筋要按設計要求進行防腐處理。鋼筋籠制作完成后，運到現(xiàn)場，利用鉆架或汽車吊及時吊放鋼筋籠，并按規(guī)范要求進行焊接接長。66h四、鉆孔施工21h四、鉆孔施工安裝導管導管用Φ300mm無縫鋼管制作，每節(jié)長2.0～5.0m，配1～2節(jié)長0.5～1.5m短管，絲扣連接。使用前對導管進行水密、承壓和接頭抗拉試驗，保證導管不漏水。導管安裝后，其底部距孔底留250～400mm的空間。砼澆筑支架用型鋼制作，用于支撐懸吊導管，吊掛鋼筋籠，上部放置砼漏斗。67h四、鉆孔施工22h四、鉆孔施工第二次清孔由于安放鋼筋籠及導管時，孔底又會產生沉碴，所以鋼筋籠及導管就位后，利用導管進行第二次清孔。二次清孔時，在導管頂部安裝一個彎頭和皮籠，用泵將泥漿壓入導管內，再從孔底沿著導管置換沉碴。當孔內泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2％，黏度為17～20s，樁底沉碴厚度滿足規(guī)范要求（柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm）時，清孔合格，即可澆筑水下混凝土。68h四、鉆孔施工23h四、鉆孔施工灌注混凝土

混凝土施工前編制鉆孔灌注樁混凝土施工細則，嚴格按規(guī)范操作，確?；炷临|量滿足強度和耐久性要求?；炷猎诎韬险静捎米詣佑嬃康膹娭剖桨韬蠙C拌合，原材料檢驗合格?；炷敛捎脭嚢柽\輸車運輸，防止運輸途中出現(xiàn)離析、造成塌落度損失。樁基水下混凝土采用導管法灌注施工。導管利用鉆架或汽車吊提升。安裝導管時使其置放孔中，軸線順直，平穩(wěn)沉放，防止掛鋼筋籠和碰撞孔壁。導管上口設漏斗和儲料斗，下口距孔底約0.4m。灌注混凝土前，采用射水或射風沖射鉆孔孔底3～5分鐘，使孔底沉碴充分翻動、上浮，減少孔底沉碴。在漏斗底口設置橡皮球隔水設施，采用砍球法灌注首批混凝土，首批混凝土的數(shù)量應能滿足導管初次埋置深度（不小于1m）。灌注開始后，應連續(xù)地進行，嚴禁中途停灌。當混凝土面升到鋼筋籠下端時，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，應盡量減緩混凝土灌注速度，減小混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力。導管提升時，要保持位置居中，根據(jù)導管埋置深度確定提升高度，提升后導管埋升不得小于1m。樁頂灌注標高應比設計標高超灌0.5m以上。施工用的鋼護筒，在灌注結束后，混凝土初凝前拔出。69h四、鉆孔施工24h四、鉆孔施工施工注意事項（1）在灌注過程中，當導管內混凝土不滿含有空氣時，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，不可整個地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊，使混凝土灌不下去。（2）鉆機操作人員必須穿絕緣膠鞋，帶安全帽。（3）鉆進過程中應隨時注意孔內有無異常情況，鉆架是否傾斜，各連接部位螺栓是否松動。（4）導管提升不能過猛，防止導管拉斷，同時也防止導管提離混凝土面，造成斷樁事故。70h四、鉆孔施工25h五、質量控制鉆孔質量控制

（1）鉆機定位時，鉆頭中心與孔位中心偏差不得大于5cm，確保鉆孔定位準確。（2）鉆孔施工中，經常校核空位，防止出現(xiàn)偏孔，確保鉆孔中心與設計樁位偏差不大于5cm。（3）鉆孔過程中，經常采用檢孔器檢查孔徑、孔形，防止出現(xiàn)縮孔和梅花孔，確保樁徑符合設計要求、鉆孔傾斜度不大于1％。（4）清碴采用二次清孔法，灌注混凝土前采用射水或射風沖射孔底清除孔底沉碴，確?？椎壮敛旰穸确弦?guī)范要求（柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm）。71h五、質量控制26h五、質量控制鋼筋加工、安裝質量控制

（1）鋼筋的品種、規(guī)格必須設計要求。原材料加工前進行抽驗，各項指標必須符合規(guī)范要求。（2）鋼筋的形狀和尺寸嚴格按設計要求加工，誤差嚴格控制允許范圍內。（3）鋼筋骨架直徑、主鋼筋間距、加強筋間距和螺旋筋間距符合設計要求，誤差控制在規(guī)范允許范圍內。（4）鋼筋連接符合規(guī)范規(guī)定，采用雙面焊縫搭接接時焊縫長度不小于5d（d為鋼筋直徑），采用單面焊縫搭接接時焊縫長度不小于10d（d為鋼筋直徑），焊縫要飽滿，高度不小于0.3d（d為鋼筋直徑）、且不小于4mm，寬度不小于0.7d（d為鋼筋直徑）、且不小于8mm。并不得出現(xiàn)夾碴、燒筋等現(xiàn)象，焊接強度試驗滿足規(guī)范要求。（5）鋼筋焊接前進行預彎折，確保鋼筋焊接后軸線基本重合，軸線偏移不大于2mm。72h五、質量控制27h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程主筋標示內箍支撐環(huán)位置73h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程主筋標示內箍支撐環(huán)位置28h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內箍支撐環(huán)于兩主筋上74h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內箍支撐環(huán)于兩主筋上29h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接外圍主筋於內箍支撐環(huán)上75h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接外圍主筋於內箍支撐環(huán)上30h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接斜撐防止鋼筋籠滾動76h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接斜撐防止鋼筋籠滾動31h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內圍十字支撐77h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程焊接內圍十字支撐32h傳統(tǒng)鋼筋籠生產流程外箍筋安裝及